ácidos nucleicos

2. INDICE
1. Definición
2. Composición química de los ácidos nucleicos
► Nucleotidos
► Nucleósido
3. Nucleótidos no nucleicos
▪ Adenosín trifosfato (ATP)
▪ Adenosín monofosfato cíclico (AMP-c)
▪ NAD y FAD
▪ NADH
4. Ácido desoxirribonucleico (ADN)
► Estructura primaria
► Estructura secundaria
► Estructura terciaria
5. Funciones del ADN
6. Desnaturalización del ADN
7. Ácido ribonucleico (ARN)
► Estructura
► Tipos y función
▪ ARN mensajeros (ARNm)
▪ ARN de transferencia (ARNt)
▪ ARN ribosómicos (ARNr)
▪ ARN heterogéneo nuclear (ARNhn)

3. 1. DEFINICIÓN.
• Los ácidos nucleicos son macromoléculas constituidas
por nucleótidos.
• Están presentes en el núcleo de las células y también
en determinados orgánulos como mitocondrias y
cloroplastos.
• Son las moléculas encargadas de almacenar,
transmitir y expresar la información genética.
• Existen dos tipos presentes ambos en toda clase de
células animales, vegetales o bacterianas.
– ADN (ácido desoxirribonucleico)
– ARN (ácido ribonucleico)

4. 2. COMPOSICIÓN QUÍMICA
► Nucleotidos:
Se componen de:
▪ Bases nitrogenadas.
▪ Bases pirimidínicas, derivadas de la pirimidina.
·Citosina (C), en el ADN y en el ARN.
· Timina (T), sólo en el ADN.
·Uracilo (U), en el ARN.
▪ Bases púricas, derivadas de la purina.
· Adenina (A), ADN y ARN
·Guanina (G). ADN y ARN
▪ Pentosa, ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN.
▪ Ácido ortofosfórico (H3PO4) se encuentran en forma
de ion fosfato.

6. Bases nitrogenadas
PIRIMIDÍNICAS
PÚRICAS
Citosina Timina
(exclusiva
del ADN)
Uracilo
(exclusiva
del ARN)
Adenina Guanina

9. Formación de un nucleótido
H2O
BASE
NITROGENADA
(Adenina)
PENTOSA
(Ribosa)
NUCLEÓSIDO
(Adenosina)
ION
FOSFATO
Enlace
N-glucosídico
NUCLEÓTIDO
(Adenosín 5’-
monofosfato)
Enlace
éster
H2O

10. • Es la unión de una pentosa con una base nitrogenada.
• El enlace se forma entre el carbono anomérico del azúcar y uno
de los nitrógenos de la base nitrogenada.
• En la unión se libera una molécula de agua.
• Enlace N-glucosídico.
• Si la pentosa es una ribosa, tenemos un ribonucleósido.
Estos tienen como bases nitrogenadas A, G, C y U.
• Si la pentosa es un desoxirribosa, desoxirribonucleósido.
Sus bases nitrogenadas son A, C, G y T.
• Se nombra añadiendo la terminación
– osina, si derivan de una base púrica: adenosina, guanosina
– idina, se ésta es pirimidínica: citidina, timidina, etc.
• Si la pentosa es la desoxirribosa se antepone el prefijo desoxi-;
por ejemplo, desoxiguanosina, desoxicitidina, etc.
Nucleósido
H2O
BASE
NITROGENADA
(Adenina)
NUCLEÓSIDO
(Adenosina)
Enlace
N-glucosídico

12. La unión de dos
nucleótidos mediante
enlaces fosfodiester (entre
el OH del ácido fosforico de
un nucleótido y el OH del
carbono 3' del siguiente
formándose una molécula de
agua) da lugar a un
dinucleótido
Si se une varios forman un
polinucleótido.
Los ácidos nucleicos son
precisamente largas cadenas
polinucleótidicas.

14. Clasificación de ácidos nucleicos
• No forman ácidos nucleicos
– Derivados de Adenosina: AMPc, ATP/ADP
– Acumulan energía: ATP/ADP, GTP/GDP
– Coenzimas:
• Con flavina: FAD / FADH, FMN/FDN
• Con nicotina: NAD+/NADH, NAD+/NADP+
• Coenzima A: derivada del ADP
• Forman ácidos nucleicos
– ADN
– ARN

15. 3. NUCLEÓTIDOS NO NUCLEICOS

16. ADP y ATP
Son moléculas transportadoras de energía.
La energía que se necesita para las
reacciones endergónicas se
obtiene de la hidrólisis del ATP.
Cuando las reacciones son
exergónicas, la energía se
emplea en la formación de ATP.
ATP ADP
Desfosforilación
Fosforilación
Además del ATP y el ADP
también existen los
nucleótidos de guanina
GTP y GDP con función
similar.

17. AMP cíclico (AMPc)
Es un nucleótido de adenina cuyo ácido fosfórico está
esterificado con los carbonos 3’ y 5’ de la ribosa.
Actúa como segundo mensajero en la recepción de señales
por parte de la célula (en reacciones desencadenadas por
hormonas
ATP
Proteína G
Sitio de
unión
Enzima
inactiva
Proteína
receptora
Hormona
(1er mensajero)
Adenilato ciclasa
(inactiva)
Activa AMPc
(2ºmensajero)
Síntesis
Enzima activa
ATP
Hormona +
Proteína
receptora Proteína G
Activación
Adenilato
ciclasa
Proteína G
Activación
FORMACIÓN DEL AMPc

18. Nucleótidos coenzimáticos
NUCLEÓTIDOS DE FLAVINA
NUCLEÓTIDOS DE PIRIDINA
FLAVINA
(base nitrogenada
tipo isoaloxazina)
+
FAD
( flavín-adenín-
dinucleótido)
NUCLEÓTIDO DE
NICOTINAMIDA +
NUCLEÓTIDO
DE ADENINA
NAD
( nicotín-adenín
-dinucleótido)
+ FOSFATO
NADP
( nicotín-adenín
-dinucleótido
fosfato)
COENZIMA A
-mercaptoetilamina Ácido pantoténico ADP
NUCLEÓTIDO
DE ADENINA

19. ▪ El NAD (nicotín-adenín-dinucleótido) y el FAD (flavín-
adenín-dinucleótido), son dinucleótidos formados por la unión
de un nucleótido de adenina a un nucleótido de nicotinamida
y flavina, respectivamente, y el NADP (nicotín-adenín-
dinucleótido fosfato) posee además un fosfato; actúan como
coenzimas en procesos metabólicos de transferencia de
electrones (reacción de óxido-reducción). Estas coenzimas
actúan aceptando o cediendo electrones (reduciéndose u
oxidándose) al tiempo que el sustrato se oxida o reduce,
ejemplo.
E (deshidrogenasa)
A-H2 A
(sustrato reducido) (sustrato oxidado)
NAD NADH + H+
(coenzima oxidada) (coenzima reducida)
▪ El NADH se une a enzimas que catalizan reacciones
catabólicas, mientras que el NADPH lo hace con las que
catalizan reacciones de biosíntesis (anabólicas).

20. Ácidos nucleicos
• Son largas cadenas de nucleótidos unidos por
enlaces fosfodiester entre los C 3 y 5 de dos
pentosas
• Distinguimos únicamente dos tipos:
– ARN
• su pentosa es la ribosa y sus bases son A, U, C, G
• Almacenan información genética o intervienen en la
traducción del ADN (ARNm, ARNt, ARNr)
– ADN
• su pentosa es la desoxirribosa y sus bases son A, T, C, G
• Almacena información genética: puede ser mono o
bicatenario, lineal o circular

21. 4. ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
(ADN).
• Se encuentra en el
núcleo de las células
eucariotas asociado a
proteínas (histonas y
otras) formando la
cromatina, sustancia
que constituye los
cromosomas y a partir
de la cual se transcribe
la información genética.
También hay ADN en
ciertos orgánulos
celulares (por ejemplo:
plastos y mitocondrias).

23. Estructura primaria del ADN
•Es la secuencia de nucleótidos,
unidos por enlaces fosfodiéster.
Adenina
Citosina
Timina
Guanina
Extremo 3’
•La cadena presenta dos extremos
libres: el 5’ unido al grupo fosfato y
el 3’ unido a un hidroxilo.
•Cada cadena se diferencia de otra
por:
> Su tamaño
> Su composición.
> Su secuencia de bases.
•La secuencia se nombra con la
inicial de la base que contiene cada
nucleótido:
Extremo 5’
ACGT

25. Estructura secundaria del ADN
• Es una doble hélice de 2 nm de
diámetro y gran longitud.
2 nm
Par de bases
nitrogenadas
•Las bases nitrogenadas se
encuentran en el interior, unidas
por puentes de H, y con sus planos
perpendiculares al eje de la hélice.
•Las parejas de bases se
encuentran unidas a un armazón
formado por las pentosas y los
grupos fosfato.
Armazón
fosfoglucídico
•El enrollamiento es dextrógiro.
•Cada pareja de nucleótidos está
situada a 0,34 nm de la siguiente y
cada vuelta de doble hélice
contiene 10 pares de nucleótidos.
3,4 nm
0,34 nm
•Las dos cadenas son antiparalelas
y complementarias.

28. Complementariedad entre las bases
Las bases de
ambas cadenas
se mantienen
unidas por
enlaces de
hidrógeno.
Adenina Timina
Guanina Citosina
3 Enlaces
de
hidrógeno
2 Enlaces
de
hidrógeno
El número de
enlaces de
hidrógeno depende
de la
complementariedad
de las bases.

29. Gracias a la complementaridad de las bases el ADN posee el mensaje
genético, capaz de duplicarse o replicarse para transmitir este mensaje
a las dos células hijas y transcribir para formar moléculas de ARN
responsables de la síntesis de proteínas.

30. • El ADN contiene la información celular heredable, es decir, información
genética que se transmite en la reproducción:
– 1º capacidad de replicación. Se debe a la complementariedad de las
bases, si las dos cadenas se separan, cada una puede servir de molde
para la síntesis de una nueva cadena complementaria.
– 2º capacidad de contener información. La información está
contenida en la secuencia de bases. Una determinada secuencia de
nucleótidos del ADN puede traducirse en una secuencia determinada
de aminoácidos de acuerdo con la hipótesis “un gen-una enzima”.
• Mediante el proceso de transcripción se copia la información (secuencia
de bases) a otra molécula, el ARNm (mensajero), que traslada sus órdenes
al citoplasma.
• En la traducción los ribosomas traducen esta información fabricando una
determinada cadena polipeptídica
– 3º posibilidad de mutación. Cambio en la información genética se
explica como un cambio en la secuencia de las bases, esto implica la
sustitución de un aminoácido por otro en la proteína que, a su vez,
puede significar un cambio en la función de ésta.
• La mayoría de las mutaciones son inviables, es decir, el resultado es
incompatible para la vida.
FUNCIONES DEL ADN

31. Función biológica del ADN
RELACIÓN ENTRE DIVERSOS ORGANISMOS
Y LA CANTIDAD DE ADN QUE CONTIENEN
El ADN almacena y transmite la información genética ya que puede
realizar copias de sí mismo.
REPLICACIÓN
DEL ADN
105 106 107 108 109 1010 101
1
Bacterias
Insectos
Anfibio
s
Peces óseos
Reptiles
Aves
Mamíferos
Moluscos
Escherichia coli
Hongos
Levaduras
Judías
Plantas Drosophila
melanogaster
Peces
cartilaginosos
Tiburones
Ranas Tritones
Humanos
Existe gran
diferencia
entre el
contenido de
ADN de seres
unicelulares
primitivos y
el de
organismos
pluricelulares
Dentro de un
mismo grupo
puede haber, a
su vez,
grandes
diferencias
que no
parecen
guardar
relación con
su
complejidad.
Vídeo Humano del
Futuro - ADN

32. • En 1990 se inicia un proyecto para secuenciar las bases del
ADN humano
• Dos grupos, uno público liderado por Francis Collins y uno
privado liderado por Craig Venter compitieron por acabar
primero
• En 2000 se publica un borrador y en 2003 ambos grupos
publican simultaneamente la secuencia del genoma humano.
EL GENOMA HUMANO

33. • La secuencia del ADN reveló algunas importantes
características:
– 3.000 millones de pares de nucleótidos (menos que una judia)
– 23.000 genes, tan solo 300 más que el ratón
– 90% del ADN no forma genes con función conocida ¿quizás
material inservible de experimentos evolutivos fracasados?
– Algunos de nuestros genes proceden de virus y bacterias
– Muchas diferencias entre razas se deben sólo a cambios en una
base nitrogenada
• Algunas aplicaciones serán:
– Terapias génicas
– Técnicas forenses y de investigación policial
– Bases de datos genéticas
EL GENOMA HUMANO

34. Variaciones de la estructura del ADN
El modelo de doble hélice determinado por Watson y Crick en 1953
puede encontrarse en forma lineal o circular.
Pero además pueden encontrarse en las naturalezas algunas
variaciones:
• Ligeras desviaciones en la longitud del paso de rosca (10
bases = 34 Ǻ)
• Conformaciones A y Z (la de Watson y Crick es B-ADN)
• ADN monocatenario (lineal o circular)  en algunos virus
Adicionalmente, cualquier ADN con estructura de doble hélice
puede sufrir una desnaturalización, es decir la separación de la dos
hebras de la molécula. Este proceso puede darse en un laboratorio
mediante un aumento de temperatura y es un proceso reversible.
Ambas hélices vuelven a unirse al enfriarse la disolución.

35. Desnaturalización e hibridación del ADN
La desnaturalización se produce al separarse las dos hebras por la rotura
de los enlaces de hidrógeno.
pH>13
o
Tª  100 °C
Desnaturalización Desnaturalización
Renaturalización Renaturalización
Desenrollamiento
de las hélices
Dobles
hélices de
ADN
Cadenas
sencillas de
ADN
A la temperatura de
fusión (Tm) el 50% de la
doble hélice está
separada.
Manteniendo una temperatura de 65 °C durante un tiempo prolongado
se puede producir la renaturalización o hibridación del ADN. Pueden
obtenerse moléculas híbridas (2 cadenas de diferente procedencia)

36. • Según su estructura:
– Monocatenario (1 hebra)  muy raro. Sólo en virus
– Bicatenario (2 hebras complementarias)
• Según su forma:
– Circular  característico de células procariotas (bacterias).
También aparece en mitocondrias, cloroplastos y algunos
virus.
– Lineal  células eucariotas y algunos virus
• Según la forma de empaquetarse:
– Asociado a histonas: típico de eucariotas
– No asociado a histonas
Tipos de ADN

37. Niveles de complejidad del ADN
ADN monocatenario
lineal (virus)
ADN
bicatenario
lineal (virus)
ADN
monocatenario
circular (virus)
ADN bicatenario
circular
(bacterias)
Cromatina
(eucariotas)
ADN
asociado a
histonas
Dímero
concatenado
(mitocondrias)
Cromosomas

38. El ADN del núcleo de una célula se encuentra empaquetado para disminuir
su longitud, organizado en una estructura terciaria y cuaternaria
• Cromatina  estado del ADN en una célula en reposo
– Se compone básicamente de ADN y proteinas
– El ADN se une a dos tipos de proteinas: histonas y no histonas
– Las histonas se disponen en paquete de 8 moléculas (octámero de histonas),
alrededor del cual se enrrolla la hebra de ADN formando una unidad
denominada nucleosoma, que forma la estructura terciaria.
– Los nucleosomas se van uniendo formando una estructura denominada collar
de perlas, que a su vez se enrolla sobre si misma formando un solenoide. Es
la estructura cuaternaria del ADN
Organización del ADN en eucariotas
• Cromosomas  estado del ADN en una
célula en división
− Una célula que va a dividirse compacta
más su material genético formando
cromosomas
− El ser humano tiene 23 pares de
cromosomas de los cuales uno es el par
de cromosomas sexual

39. ESTRUCTURA PRIMARIA
- Secuencia de nucleótidos unidos por enlace fosfodiéster (tipo de
nucleótidos, cantidad de cada uno y orden)
ESTRUCTURA SECUNDARIA
- Estructura tridimensional del ADN en forma de una hélice destrógira
estabilizada por puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas (2
entre A, T y U, 3 entre C y G)
ESTRUCTURA TERCIARIA
- Empaquetamiento del ADN en células eucariotas alrededor de un
octámero de histonas formando una unidad denominada nucleosoma
ESTRUCTURA CUATERNARIA
- Organización de los nucleosomas en una estructura denominada
collar de perlas, que a su vez se enrolla sobre si misma formando un
solenoide.
Organización del ADN en eucariotas

40. El ácido ribonucleico (ARN)
Es un polirribonucleótido (contiene la ribosa como pentosa). Las bases
nitrogenadas que lo forman son ADENINA, URACILO, CITOSINA y
GUANINA (carece de timina).
Excepto en
algunos virus,
el ARN es
monocatenario.
Bases
complementarias
Zona de
doble hélice
(horquilla).
Bucle

42. ARN mensajero ARNm
ADN
ARN
mensajero
Su función es copiar la información genética del ADN y llevarla
hasta los ribosomas  es una copia complementaria del ADN
Cadenas lineales y cortas
(5.000 nucleótidos).
Pm ≈105-106
Lleva la información
desde el núcleo al
hialoplasma para la
síntesis de proteínas.
Tiene una vida muy corta (minutos-horas) ya que es
destruido rápidamente por las ribonucleasas.
Es muy lineal aunque puede formar horquillas. Inestable

43. ARN de transferencia ARNt
3’
5’
Brazo
T
Brazo
A
Brazo D
Anticodón
Están formados por moléculas que contienen entre 73 y 95
nucleótidos. Es el RNA más pequeño. Se conocen hasta 50 tipos.
Transportan los aminoácidos hasta los ribosomas.
Presenta 4 zonas con doble
hélice, que dan lugar a la
estructura secundaria en “hoja
de trébol”
En el extremo 3’ tres bases
(C-C-A) sin aparear. Por
este extremo se une al
aminoácido a la ribosa.
En el brazo A un triplete de
bases llamado anticodón
diferente para cada ARNt en
función del aminoácido que
transportan.
Zona de
unión a la
enzima que lo
une al
aminoácido.
Zona de
unión al
ribosoma.
Zona de unión
al ARNm.

44. ARN ribosómico ARNr
• Son los más abundantes (90 - 95 % de
los ARN). Son moléculas largas
• Al igual que el ARNt presenta zonas con
estructura de doble hélice (plegadas).
Más abundantes
• Se encuentra en los ribosomas asociado
a proteínas, formando parte de
subunidades que los integran.
• Los ribosomas son los orgánulos
encargados de la biosíntesis de proteínas;
concretamente, “traducen” la secuencia
de bases del ARNm en la secuencia
correspondiente de aminoácidos

45. Funciones del ARN
ARN
mensajero
Ribosoma
El ribosoma es el encargado de la
traducción del ARNm y está
formado por ARN ribosómico y
proteínas.
Proteína
ARN de
transferencia
con
aminoácido
ADN
Código genético

46. ADN-ARN (eucariotas) ARN ADN
Composi-
ción
química
Pentosa -D-Ribosa -D-Desoxirribosa
Base
Adenina, guanina, citosina y uracilo.
Todas ellas en distinta proporción.
Adenina, guanina, citosina y timina. La
proporción de adenina es idéntica a la
timina, lo mismo ocurre con guanina y
citosina (En el ADN de doble cadena).
Estructura
Cadena
Los ARN son monocatenarios, están
constituidos por una sola cadena
polinucleótidica (excepto en algún
virus)
El ADN es bicatenario, está constituido
por una doble cadena polinucleótidica
(excepto en algunos virus),
generalmente más larga que ARN
Configura-
ción
Salvo el ARNt (con estructura en
hoja de trébol), no presentan una
estructura espacial determinada. El
ARNr también presenta
plegamientos
Estructura en doble hélice, con las dos
cadenas unidas mediante el
emparejamiento de las bases A=T y G≡C.
E3 y E4  cromatina y cromosomas
Función
ARNm (mensajero), actúa como
intermediario para llevar la
información contenida en el ADN al
citoplasma (copia).
ARNr (en ribosomas) traduce la
secuencia de bases del ARNm
ARNt transportan a los aminoácidos
colocándolos en el orden exacto
para formar la proteína.
La información sobre qué aminoácidos y
en qué orden deben unirse para
producir todas las proteínas celulares
está codificada en la secuencia de bases
del ADN. Un “gen” se define como un
fragmento de ADN que contiene la
información para la síntesis de una
cadena polipeptídica.
Estabilidad Menos estable (poco compacto) Más estable: doble hélice y desoxiribosa

47. Junio 2004 – B

48. Modelo 2005 – B

49. Modelo 2006 – A

50. Septiembre 2008 – A
1.En la composición de los seres vivos:
a) ¿Qué grupo de biomoléculas se caracteriza por presentar enlaces monocarbonílicos? ¿cómo
se origina dicho enlace? (0,75 puntos).
b) Explique la propiedad que permite a algunos lípidos la formación de las biomembranas.
Ponga un ejemplo de un lípido con esta propiedad (0,75 puntos).
c) ¿Qué significa la desnaturalización proteica ? (0,5 puntos).

51. Modelo 2010 – B
1.- Entre las macromoléculas que se citan a continuación: ácidos nucleicos,
polisacáridos, proteínas y lípidos:
a) Indique cuáles son los monómeros de las tres primeras macromoléculas y los tipos
de enlaces que permiten la formación de cada una de ellas (0,5 puntos).
b) ¿Cuáles de ellas pueden tener estructura secundaria? Razone la respuesta (0,5
puntos).
c) ¿Qué moléculas de las citadas forman parte de la membrana plasmática? Explique
su organización estructural (1 punto).